1.2 电荷间的相互作用

电子和质子的静电引力F 万有引力F 电子和质子的静电引力F1和万有引力F2分别是 静电引力
QQ F = k 12 2 1 r
F1
kQ1Q2 9.0×109×1.60×10 ×1.60×10-19 × × × = = = 2.3×1039 × F2 Gm1m2 6.67×10-11×9.1×10-31×1.67×10-27 × × ×
哈！
早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定 性规律。两千年后，法国物理学家库仑 库仑， 性规律。两千年后，法国物理学家库仑，在牛顿万有 ），做了大量实验 引力定律的启发下 类比推理），做了大量实验, 引力定律的启发下(类比推理），做了大量实验,于 1785年利用 扭称实验”得出了库仑定律 1785年利用“扭称实验”得出了库仑定律. 年利用“ 库仑定律.
高中物理 选修1 选修1－1
第一章 静电场
1.2 电荷间的相互作用
东山二中 沈雄斌
同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引Fra Baidu bibliotek
这说明电荷之间存在 这说明电荷之间存在 着相互作用力。 着相互作用力。我们 把电荷间的相互作用 力称为“静电力” 力称为“静电力”。
那么电荷之间相互作用力的大 小跟那些因素有关呢？ 小跟那些因素有关呢？
库仑
库仑扭称
类比是一种重要的科学方法。是根据两对象之间的相似或相同， 类比是一种重要的科学方法。是根据两对象之间的相似或相同， 是一种重要的科学方法 进而推出它们在其它方面也可能相似或相同的一种推理方法。 进而推出它们在其它方面也可能相似或相同的一种推理方法。 类比推理的结论是否正确，需进一步验证。库仑定律的得出， 类比推理的结论是否正确，需进一步验证。库仑定律的得出， 是运用类比方法的一个典型范例。 是运用类比方法的一个典型范例
q1 q 2 F =k 2 r
其中K叫静电力常量：k=9.0× 其中K叫静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2 方向：同性相斥,异性相吸. 方向：同性相斥,异性相吸. 适用范围：1.真空中 2.点电荷 真空中； 点电荷. 适用范围：1.真空中； 2.点电荷. 电荷间相互作用力叫做静电力也叫库仑力 电荷间相互作用力叫做静电力也叫库仑力. 静电力也叫库仑力.
分析： 原静电力 F = k Q •Q r2 2Q • 2Q Q •Q F '= k = 4k = 4F 2 2 r r
改变后静电力
典例分析
例5：如图，真空中有两个质量都是0.01g的塑料小球，分别 如图，真空中有两个质量都是0.01g的塑料小球 的塑料小球， 系在长为l=30cm的两根丝线的一端 的两根丝线的一端， 系在长为l=30cm的两根丝线的一端，两丝线的另一端悬于 同一点o 让两个小球带上同种等量电荷，当它们静止时， 同一点o处，让两个小球带上同种等量电荷，当它们静止时， 两根丝线的夹角为90 求两个小球的电荷量q. 两根丝线的夹角为900.求两个小球的电荷量q. 分析： 分析：
我们来看一 个演示实验
一、电荷量与点电荷 从上面验中可知：静电力的大小与带电体的带电量和 带电量和 从上面验中可知：静电力的大小与带电体的带电量 带电体之间的相对距离有关。 相对距离有关 带电体之间的相对距离有关。 我们把物体所带电荷的多少叫做电荷量。简称“电量” 我们把物体所带电荷的多少叫做电荷量。简称“电量”， 电荷量 用字母“Q”或“q”来表示。 用字母“ 来表示。
与万有引力定律的比较 万有引力定律的比较 比较电子和质子间的静电引力和万有引力.
(已知电子质量m1=9.1×10-31kg,质子质量m2=1.67×10-27kg,电子 已知电子质量m =9.1× kg,质子质量m =1.67× kg,电子 质子质量 和质子的电荷量都是1.60 1.60× 和质子的电荷量都是1.60×10-19C.)
T F
o
r
mg
晕！
点电荷与质 点电荷与质 点相似， 点相似，也 是一种理想 物理模型！ 物理模型！
离比它们自身的尺度大得多时，带电 离比它们自身的尺度大得多时， 体的形状、大小、 体的形状、大小、和电荷分布对静电 力的影响就小到可以忽略不计。 力的影响就小到可以忽略不计。这种 ， 山重水复疑无路， 山重水复疑无路 情况下我们可以将带电体看成是一个 情况下我们可以将带电体看成是一个 柳暗花明又一村。 柳暗花明又一村。☺ 并称之为点电荷 点电荷。 点。并称之为点电荷。
库仑定律
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力， 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们 两个静止点电荷之间的相互作用力 电荷量的乘积成正比 与它们的距离的二次方 成正比， 距离的二次方成 的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成 反比，作用力的方向在它们的连线上。 反比，作用力的方向在它们的连线上。 大小：
典例分析
例3
例4、真空中相距为r的两个点电荷，电荷量均为Q，相互作用的 真空中相距为r的两个点电荷，电荷量均为Q 静电力大小为F 若将它们的电荷量都变为原来的2 静电力大小为F．若将它们的电荷量都变为原来的2倍，其余条件 不变， 不变，则它们之间的作用力变为 A．4F B．2F C.F/2 D．F/4 B． D．
m m2 F2 = G 1 2 r -19
可以看出，电子和质子的静电引力 竟为它们的万有引力F 可以看出，电子和质子的静电引力F1竟为它们的万有引力 2的 2.3×1039倍。这是一个多么大的倍数！正因为如此：研究带 这是一个多么大的倍数！正因为如此： ×
电微粒间相互作用时, 电微粒间相互作用时,经常忽略万有引力
典例分析
例1、关于点电荷的下列说法中正确的是： 关于点电荷的下列说法中正确的是： A .真正的点电荷是不存在的． 真正的点电荷是不存在的． 答案： 答案：A、B、D． B .点电荷是一种理想模型． 点电荷是一种理想模型． C .足够小（如体积小于1）的电荷就是点电荷． 足够小（如体积小于1 的电荷就是点电荷． D .一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是 一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小， 看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计． 看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计． 例2、下列说法中正确的是： 下列说法中正确的是： A .点电荷就是体积很小的电荷． 点电荷就是体积很小的电荷． B .点电荷就是体积和带电量都很小的带电体． 点电荷就是体积和带电量都很小的带电体． q1q 2 F = k C .根据 可知， 可知，当r 0 时，F ∞ r 2 D .静电力常量的数值是由实验得到的． 静电力常量的数值是由实验得到的． 答案：D． 答案：
由于物体带电是因为电子 由于物体带电是因为电子 的得失，所以物体所带的 的得失，所以物体所带的 电量即为电子的整数倍。 电量即为电子的整数倍。 如果用e表示电子电量， 如果用e表示电子电量， 则带电体的电量Q 则带电体的电量Q＝ne
研究表明带电体之间的相 研究表明带电体之间的相 互作用力还与带电体的形 互作用力还与带电体的形 电荷的分布 分布、 状、电荷的分布、带电体 之间的相对位置有关。 相对位置有关 之间的相对位置有关。 因素太多规律怎 么找! 么找 能不能简化呀？ 人们还发现， ! 能不能简化呀？ 人们还发现，当两个带电体之间的距